AJProença, Arquitectura de Computadores, LMCC, UMinho, 2003/04 1
Introdução aos
Sistemas de Computação
(5)
Estrutura do tema ISC
1. Representação de informação num computador
2. Organização e estrutura interna dum computador
3. Execução de programas num computador
4. O processador e a memória num computador
5. Da comunicação de dados às redes
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6. Da comunicação de dados
às redes de computadores
Uma Rede de Computadores é constituida por:
– um conjunto de computadores
(e respectivos periféricos)
interligado por
– um sistema de comunicação de dados
Um sistema de comunicação de dados é constituido por:
– protocolos e normas de comunicações
e h/w que implemente parte dessas normas,
e s/w de sistema/aplicacional que implemente/use essas normas
– meios físicos de transmissão,
dispositivos de ligação às redes (nos computadores)
e respectivos device drivers,
e equipamento de ligação de redes (se necessário)
– s/w de gestão das comunicações (no SO)
e utilitários/serviços de comunicações
O modelo de Interligação de Sistemas Abertos
OSI (Open Systems Interconnection)
(1)
O modelo de Interligação de Sistemas Abertos
OSI (Open Systems Interconnection)
(2)
Estabelece um interface entre o s/w aplicacional e
as camadas inferiores
Application layer
Contribui para a codificção e descodificação dos dados
ao nível do seu formato visual; procede a conversões de
formatos entre sistemas diferentes
Presentation layer
Estabelece, mantém e coordena o intercâmbio de dados
entre emissor e receptor, durante uma sessão de
comunicação
Session layer
Controla o fluxo de informação transmitida e recebida,
por forma a que os pacotes das mensagens sejam
entregues correctamente
Transport layer
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O modelo de Interligação de Sistemas Abertos
OSI (Open Systems Interconnection)
(3)
Estabelece um caminho através dos nós da rede ou
interligação de redes, com base nos endereços dos
pacotes das mensagens, para o percurso das
mensagens até ao seu destino
Network layer
Procede à montagem dos pacotes de bits no formato
apropriado à sua tx na rede; controla o acesso aos meios
físicos de tx e o fluxo dos pacotes entre os nós da rede;
faz controlo de erros de tx/rx
Data-Link layer
Define as características do meio físico de transmissão
da rede, conectores, interfaces, codificação ou
modulação de sinais, etc.
Physic layer
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Características físicas e
tipos de transmissão de dados
(1)
Representação física dos dados a transmitir
– formato digital:
bits codificados/descodificados de acordo com normas
– formato analógico:
ondas sinusoidais do tipo
V = A * sen(2πf + φ)
informação contida em
A
,
f
ou
φ
requer conversão de/para digital, (representação interna no computador)
i.e., requer modulação e demodulação
Técnicas de modulação de sinal
– informação contida em
A
: modulação por amplitude
(AM)
– informação contida em
f
: modulação por frequência
(FM)
– informação contida em
φ
: modulação por fase
(PM)
Equipamento para modulação/demodulação: modem
Características físicas e
tipos de transmissão de dados
(2)
Técnicas de modulação de sinal
Características físicas e
tipos de transmissão de dados
(3)
Tipos de transmissão de dados:
– por nº de destinatários
•transmissão ponto-a-ponto : um-para-um
•transmissão por difusão selectiva (multicast): um-para-muitos
•transmissão por difusão (broadcast) : um-para-todos
– pelo controlo do timing dos bits
•transmissão síncrona: a informação do clock segue na tx
•transmissão assíncrona: a tx deverá conter indicação de início/fim
– quanto aos sentidos de circulação da informação
•transmissão simplex : num só sentido no canal entre emissor e receptor
•transmissão half-duplex: nos 2 sentidos, alternadamente
•transmissão full-duplex: nos 2 sentidos, em simultâneo
– pela dimensão de cada mensagem
•orientado a caracteres: transmissão byte a byte, por ex.
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Características físicas e
tipos de transmissão de dados
(4)
Estrutura típica de um pacote de dados (frame)
– cabeçalho (header)
(inclui endereços origem/destino)
– campo de dados
(contém a informação propriamente dita)
– segmento terminal (trailer)
(inclui controlo de erros)
Exemplo: frame Ethernet
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Características físicas e
tipos de transmissão de dados
(5)
Tipos de transmissão de dados,
quanto ao nº de bits em simultâneo
– transmissão em série: dados transmitidos bit a bit
– transmissão em paralelo: vários bits são transmitido ao mesmo tempo
Características físicas e
tipos de transmissão de dados
(6)
Abrangência geográfica na transmissão de dados
– redes locais de computação (LAN, Local Area Network
):
comunicação de dados restrita a uma mesma entidade/local
– redes alargadas de computação (WAN,
Wide Area Network
):
comunicação de dados pode-se estender por todo o globo
Taxas de transmissão (nº de bits a tx por unidade de tempo)
e largura de banda (capacidade em freq, de um canal de tx)
Hierarquia nos nós de computação
– redes client-server (cliente-servidor)
– redes peer-to-peer (igual-para-igual)
Meios físicos de
transmissão
Meios físicos de transmissão de dados:
– cabos:
• eléctricos:
pares entrançados (twisted-pair), coaxiais
• ópticos:
fibra óptica
– ondas no espaço (transmissão sem fios)
• infravermelhos
• radio spectrum:
– inclui gama de tx das estações de rádio & TV,
das comunicações móveis & com satélites, ...
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Dispositivos de ligação
às redes
(1)
Tipos de interface de rede:
– para ligação a rede local
(digital):
• placa de rede:
para STP/UTP ou coaxial
• cartão para portátil (PCMCIA):
para acesso sem-fios
– para ligação a rede alargada (analógica):
• com
modem telefónico
interno/externo/PCMCIA
(máx 56Kbps)
• com
modem ADSL
(assimétrico, up máx 8Mbps, down máx 640Kbps)
• com modem de cabo externo
(assimétrico, up máx 27Mbps,
down máx 2.5Mbps)
• misto
(assimétrico, por ex. up telefone, down cabo)
– para ligação a rede alargada (digital):
• eq. terminal RDIS (
Rede Digital com Integração de Serviços
)
(acesso básico: máx 2x 64Kbps)
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Dispositivos de ligação
às redes
(2)
Comunicação entre computadores via modem telefónico
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Dispositivos de ligação
às redes
(3)
Linha assimétrica de assinante digital
(Asymetrical Digital Subscriber Line)
Equipamento de
ligação de redes
(1)
Equipamento de ligação de redes:
– para concentração (do bus Ethernet):
hub
– para extensão das características eléctricas (do bus):
repeater
– e ainda
para filtrar tráfego (1-in, 1-out):
bridge
– e ainda para conversão de protocolos:
gateway
– e ainda
para comutar pacotes (ao nível 2, 1-in,
n-out):
switch
– para encaminhar pacotes (ao nível 3, normal/ com switch):
router
Equipamento de
ligação de redes
(2)
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Arquitectura de redes
locais LAN
Principais diferenças entre as LAN’s actuais:
– nas normas que implementam as 2 camadas inferiores
do modelo OSI (1 e 2)
Normas e diferenças na camada 2
(subcamada Medium Access Control):
– em redes tipo Ethernet (norma IEEE 802.3):
• topologia bus, transmissão de sinais por broadcast
• acesso múltiplo com detecção de colisão (CSMA/CD)
– em redes Token Ring (norma IEEE 802.5):
• topologia em anel, acesso múltiplo controlado por testemunho (token)
– em redes Token Bus (norma IEEE 802.4):
• topologia em bus, testemunho circula em anel lógico
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